强散射多晶体中弹性波传播的有限元与半解析研究
经典物理
2022-02-17 v1
摘要
本工作使用理论二阶近似（SOA）和 Born 近似模型以及晶粒尺度有限元（FE）模型，研究了具有统计等轴晶粒的 3D 无织构立方多晶体中散射诱导的弹性波衰减和相速度变化，将研究边界推向强散射材料。对于 Zener 各向异性指数 A>1 的材料，理论和 FE 模型在过渡区和随机区的结果显示出良好的一致性。在 Rayleigh 区，对于 1<A<3.2 的常见结构材料，一致性是合理的，但随着 A 的增大而变差。FE 建模得到的波场和信号表明，强散射材料在低频下出现了现有理论模型无法完全解释的极强散射。为了解释 A>1 时的这种强散射，通过迭代远场 Born 近似并优化迭代系数，提出了一种半解析模型。所提出的模型在所有具有极大差异微结构的研究材料中与 FE 模型高度吻合；模型的有效性也延伸至准静态速度极限。对于 A<1 的多晶体，研究发现所有研究材料的 SOA 与 FE 结果的一致性极佳，无需对模型进行修正。
引用
@article{arxiv.2111.14913,
title = {Finite element and semi-analytical study of elastic wave propagation in strongly scattering polycrystals},
author = {Ming Huang and Peter Huthwaite and Stanislav I. Rokhlin and Michael J. S. Lowe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.14913},
year = {2022}
}
备注
26 pages, 9 figures, 3 tables, submitted to Proceedings of the Royal Society A